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MR扩散加权成像优化b值对颈髓病变的检出率的初步探讨

 

日期:2010年02月14日 作者:byspaper 编辑:byspaper  
文章来源:www.byspaper.com 论文编号:bys9898 推荐等级:  
文章属性: 医学信息 本日浏览: 【字体:  

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MR扩散加权成像优化b值对颈髓病变的检出率的初步探讨


MR扩散加权成像优化b值对颈髓病变的检出率的初步探讨

 

  摘要:目的 探讨1.5TMR扩散加权成像(DWI)优化b值在颈髓病变中的检出率的价值。方法 收集我院疑有或确诊颈髓病变患者60例行MRI DWI 检查,值取03005001000s/mm2。计算DWI 的病灶检出率,测量颈段脊髓表观扩散系数( ADC) 值并分析各组DWI 图像及ADC 图像质量,对比不同值对成像效果的影响。结果 DWI 对病变的检出率为95.8%57/60),60 例受检者中57例均获得较满意的DWI ADC 图像。随着值由0 s/mm2 升高至1000 s/mm2,颈髓与脑脊液信噪比逐渐降低,颈髓脑脊液对比噪声比值为500 s/mm2 时最高,此后逐渐降低,且ADC 参考范围较稳定。结论 值为500 s/mm2时,颈段脊髓DWI 图像质量最好,可以获得较满意的DWI ADC 图像,病变的检出率最高。 

  关键词:脊髓;扩散加权成像;磁共振成像 

  磁共振成像(MRI)是检测脊髓病变范围和程度的最佳影像学方法,但由于脊髓形态细长 伴有明显的脑脊液搏动效应,且受呼吸、心跳等影响,故在颈段脊髓应用较少。合适的扩散敏感系数 (b值) 可以增加 DWI 信噪比,改善图像质量,提高病灶的检出率。本研究采用1.5T磁共振成像系统,利用单次激发平面回波成像序列技术,比较不同b值时颈段脊髓DWI的图像质量,进一步选择合适的b值。 

  资料与方法 

  1.1 一般资料 收集我院2011 9月~ 2013年 月疑有或确诊颈髓病变患者60例,行颈段脊髓 MRI常规及 DWI 检查,男 32 例,平均年龄41岁,女28例,平均年龄41岁,正常脊髓 ADC 值测量: 选择正中矢状面 ADC图 ,避开脑脊液和伪影的影响 ,在自动生成的 ADC 图中直接测量兴趣区的 ADC 值 ,每个受检者选择两个RO I ,即第 和第 颈椎平面的颈髓 ,每个 RO I 的最小面积包括 27 mm2 ,分别测量 ADC 值 ,取其平均值。 

  1.2方法 MRI检查采用SIEMENS AVANTO 1.5T MR系统,采用脊柱正交颈线圈或相控阵线圈,同时戴上耳机,检查室内温度维持在约20℃。进行常规的脊髓矢状面的自动旋转回波(TSE)扫描,序列为T1W1T2W1,扫描视野(FOV28*28CM,层厚为3%,层间距0.3mm,层数为13T1W1TR值为561msTE值为11msT2W1TR值为2700msTE值为103ms。矩阵288*384。见图1~图3。弥散加权序列为EPIsshDWI,全部采用自动匀场及脂肪抑制技术。带宽1562Hz,扫描矩阵128*128FOV值为23*23cm,层厚为5 mm,层距为1.5 mm,重建矩阵为256×256TR=1700ms TE=74ms,尽量避开伪影及脑脊液对其产生的影响,选取与病灶距离为2个椎体的相对正常的区域内的脊髓测量其正常值,在ADC自动生成的图像中直接计算病灶的ADC平均值,见图4、图5。 

  1. 3 图像及数据分析 由位副主任医师以上职称的医师在不知病理结果的前提下利用Siemens syngo 软件共同对病变进行观察和分析,获得DWI 图和表观扩散系数( apparent diffusion cofficientADC) 图,结合横断面T2WI 进行定位,见图6。选择感兴趣区( ROI) ,分别测量颈段脊髓和背景的ADC值及信号的强度,选取的ROI 面积约30 mm2,在对脊髓进行测量时,要避开脑脊液搏动的伪影产生的 影响,重复测量每个部位次后取其平均值。 

  1. 4 评价方法 DWI 图像质量的评价(见图4、图5): 由两名经验丰富且有副高职称以上磁共振成像的诊断医师,通过双盲法对图像的对比度、清晰度、伪影轻重进行评价。将所有图像质量分个方面进行评价: 伪影轻重程度,脊髓轮廓清楚程度、边缘光整程度,脊髓信号均匀程度。每一方面分级并分别记分: 伪影有无轻重、脊髓边界光整、信号均匀各为分,伪影明显,脊髓边界与周围组织分界不清,脊髓内信号明显不均匀各为分,介于两者之间者各为分,由两名诊断医师评分完成后,对其平均值通过方差分析进行比较。信噪比( SNR) 、对比噪声比( CNR) 及ADC 的测量: ①SNR 计算公式SNR = SI /SD,其中SI 指脊髓内的信号强度平均值,在测量时要注意避开脑脊液信号机伪影,在DWI图像轴位中选择脊髓中间位置的ROI的信号平均值,SD 指在避开伪影后背景中选取的ROI所求得的信号平均值。② CNR 计算公式CNR SNR( A) - SNR( B) ,式中SNR( A) 与SNR( B) 分别作为组织ASNR。③ADC 值的测量: 依据矢状位的定位图来选择适宜的轴位ADC 图,注意避免伪影及脑脊液产生的影响,同时在ADC自动生产的图中测量ROI ADC 值,对受检者进行随机选择ROI,每个ROI的面积约为30 mm2,然后分别测量,取其平均ADC值。 

  1. 5 统计学分析 采用SPSS 15.0统计软件包进行统计学分析,对正常组的年龄因素与颈髓ADC值之间进行Pear-son相关性分析后,并进行F检验;对脊髓外伤阴性组,阳性组受损区及对照区ADC值之间进行配对£检验。P<0.05认为差异有统计学意义。 

  结果 

2. 1 图像质量的评价值取0 s / mm2 300 s / mm2500 s / mm2 1000s / mm2 后,所得图像的平均分值依次为5. 40 ± 1. 027. 93 ± 1. 234. 2 ± 1. 153. 91 ± 0. 93,以值为600s mm2 分值最高,且与其他组别的差异有统计学意义( 值为25. 882P < 0. 05) 。随着值由400s / mm2 增加至300s / mm2 500 s / mm2 1000 s / mm2 ,图像的信号强度渐渐降低,值为1000 s / mm2 时,脊椎管内的各结构间的对比度较差,成像质量较模糊。故以值为500s / mm2 时的成像效果最好。

  2. 2 不同值下SNRCNR 分析施加不同值扩散的敏感梯度时的DWI 图像检测得到正常脊髓及脑脊液SNR值和脊髓脑脊液CNR 见表1。随着值的增加,脊髓及脑脊液SNR渐渐下降,值为500 s / mm2 SNR 最高,而1000s / mm2 SNR 最低。组-组间的统计学软件分析表明,正常脊髓在300 s / mm2 500s / mm2 间比较,差异无统计学意义,而这两组与500 s / mm2 1000 s / mm2 组间比较,差异有统计学意义( 值为27. 667P < 0. 05) 。脑脊液SNR 各组间统计学软件分析显示,差异有统计学意义( 值为26. 955P < 0. 05) 。脊髓的脑脊液CNR 值为500s / mm2 最高,为9. 22 ± 2. 60,然后渐渐下降,300 s / mm2 500 / mm2 组间比较,无统计学意义,这两组与另两组间比较,差异有统计学意义( 值为18. 703P < 0. 05) 。 

  2. 3 不同值下ADC分析施加不同b值扩散的敏感梯度时的ADC 图像检测得到的脊髓ADC 值与参考值的范围( 95% 可信区间) 见表2,通过统计学软件分析表明,随着值增加,ADC值逐渐下降,300 s / mm2 ,组与其他组间比较,差异均有统计学意义( P < 0. 05) ,而500 s / mm2 , 组与500 s / mm2 , 组间差异无统计学意义,只与300 s / mm2 ,组、1000 s / mm2 ,组有统计学意义,500 s /mm2 组只与300 s / mm2 组有统计学意义( P<0.05) ,而与其他组间比较,无统计学意义。值为300 s /mm2 ADC 值范围波动最大,而500s / mm2 1000 s / mm2 时范围波动较小。 

  3讨论 

  磁共振扩散加权成像(diffusion weighted imagingDWI)是磁共功能成像技术之一,能反映水分子的扩散特性,评价水分子随机运动的动态分布状况,还可以提供各部分组织的空间结构信息。MRI中水分子扩散的敏感性随值的变化而变化,但是图像中的信噪比反而下降,因此 DWI 中选择适宜的b值很重要,尤其是脊髓的体积较小,相比脑实质成像要求更高的分辨力及成像矩阵,见图4,图5;其次,周围组织结构(特别是脑脊液)容易在DWI的成像中产生容积效应,对ADC值的测量产生一定影响;尤其值得注意的是,在DWI成像时血管搏动、脑脊液、吞咽及呼吸等运动伪影对脊髓的DWI成像质量产生了一定程度的影响。目前,在脊髓DWI成像技术中常使用的序列是SEEPI。本研究参考国内外相关文献的报道,经过比较后选取了EPI序列。虽然SE2DWI序列可对ADC值进行精确的计算,但是该序列的成像时间较长,对运动产生的伪影较为敏感,信噪比较差。EPI在目前的DWI成像技术中速度最快。虽然其分辨力相比SE序列要低一些,但因其可进行多方向的扩散成像比较,因此相比SE序列的优势更为明显。其中 , SS2EPI 扩散序列在几秒内即可完成一次扫描,花费时间极短,且不依赖周围的脉搏门控,硬件要求较低。在值由0 s/ mm2、 300 s/ mm2 500 s/ mm2 升至1000 s/ mm2过程中,图像的信号强度明显渐渐减低。当 值为 500 s/ mm2时,图像的对比度及清晰度适中,分辨力好,伪影少,DWI的图像质量相对稳定,病变的检出率最高,相比其它三组明显更优,依据定量分析看 ,从DWI 是通过检测水分子微观运动受限与否判断病灶的良恶性,ADC 值与细胞密度呈负相关,故ADC 值由高到低的排列顺序为:恶性病变良性病变正常组织囊肿,同时良恶性病变存在一定程度的重叠。 

  依照定量分析,可从表中看出,值取300 s/ mm2500 s/ mm2SNR较高,随着值的增加,其信噪比降低,成像质量下降。从表2中可看出,b=300s/ mm2时,DWI的图像质量极不稳定,测量时ADC值的变化范围大,因此笔者认为在本次序列中的最优参数为选取b=500 s/ mm2b值较高时会增加EPI的弥散成像序列运动敏感性,增加ADC图像中灰白质的对比,使得更容易检查出扩散受到限制的区域。因为颈髓中的扩散速度大于脑内,根据公式计算:1nS0/ S1 = - b ×ADC,在颈髓DWI的过程中,需要降低扩散梯度的强度(低于脑内1000 s/ mm2),当b值较小时,容易受到T2的加权影响,产生T2的透射效应,无法显著的显示水分子的扩散运动。扩散加权图像信号的强度与检测组织的ADC值及T2值密切相关,两者的加权图像信号关系成正比。当受检测组织T2值显著升高,DWI中显示T2图像的对比存在时,则被称为T2 透射效应。临床中,常常通过将DWIADC图像联合进行应用,以排除这一影响。本次研究中b=300s/mm2时,其扩散的梯度较小,无法完全排除T2产生的影响因素,因此,无法较好地反应出水分子的扩散运动状况,检测时ADC值的变化较大;b=1000s/mm2时,图像的信号有显著的衰减,SNR明显变小,且对比度较差,成像质量较差。本研究结果显示颈髓的DWI选择b=500s/mm2为最佳,与相关研究的结果相同。 

  另外,值会对ADC值的测量产生一定程度的影响,对活体组织进行检测ADC值时,应当选用高的b值及大的b值间的差值,这样得到的数据稳定性好,测出的ADC值准确,因此测量ADC值时应选取较高的b值与较大的b值间的差值。本研究中b=300s/mm2时,SNR值较高,但是检测出的ADC值的稳定性极差,结合DWI的图像质量选取b值为500s/ mm2 。另,在测量是注意避开脑脊液、伪影型号的影响,避免选择椎间盘层面。 

  综上所述,选择合适的扩散敏感梯度( 值) 对DWI 图像及ADC 值的测量都是至关重要的。选择b=500 s/ mm2 可以保证DWI 图像的质量。 

  本组正常人颈髄ADC 图,显示脊髓信号较均匀,对比度较好。在= 500 s/ mm2 时颈髄ADC 值为(95. 7 ±11. 01) ×10 - 5 mm2 / s ,可为鉴别病理改变提供基础对照。编辑/许言


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